T_ZSA 145-2023 超导通信接收机技术要求和试验方法.docx

学兔兔标准下载ICS 17.220.99CCS M732团体标准T/ZSA 1452023超导通信接收机技术要求和试验方法Technical requirements and test methods for superconducting communicationreceiver2023-08-07 发布2023-08-08 实施中关村标准化协会发布学兔兔标准下载T/ZSA 1452023目次前言 .III引言 .IV1 范围 .12 规范性引用文件 .13 术语和定义 .14 系统组成与功能 .24.1 系统组成 .24.2 系统功能 .35 技术要求 .35.1 磁探测性能 .35.2 通信接收性能 .35.3 耐压性 . 35.4 密封性 . 35.5 环境适应性 . 35.6 连续工作时间 .55.7 电磁兼容性 .55.8 可靠性 . 55.9 互换性 . 56 测试方法 .56.1 试验准备 .56.2 收信灵敏度 .66.3 磁信号分辨力 .66.4 动态范围 .66.5 本底噪声 .66.6 频率失真率 .66.7 工作频率 .66.8 采样率 . 76.9 耐压性 . 76.10 密封性 .76.11 环境适应性 . 76.12 连续工作时间 . 76.13 电磁兼容性 . 76.14 可靠性 .76.15 互换性 .7II学兔兔标准下载T/ZSA 1452023前言本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件由中关村标准化协会技术委员会提出并归口。本文件起草单位：北京市军民融合协同创新协会、北京美尔斯通科技发展股份有限公司、中国舰船研究院、北京科技大学、哈尔滨工程大学、北京宇航世纪超导技术有限公司、北京斯奎德量子技术有限公司、中标信合（北京）科技有限公司、宁波鄞磁医疗科技有限公司。本文件主要起草人：赵赫、韩磊、闫建峰、张朝晖、刘睿智、申雅彬、于怀福、阎晓飞、詹志皞、刘宇航、王勇、许晓敏、葛静茹、许诚、孙溥、张佳炜、潘笑、张天尧、邓志安、司伟建、侯长波、张春杰、乔玉龙、赵平、李振、刘永锋、修仕全、李井光、邱凯、崔隽婷、佟圣勇、王金良。III学兔兔标准下载T/ZSA 1452023引言本文件的发布机构提请注意，声明符合本文件时，可能涉及到 5 条与超导通信接收机相关的专利的使用。本文件的发布机构对于该专利的真实性、有效性和范围无任何立场。该专利持有人已向本文件的发布机构承诺，他愿意同任何申请人在合理无歧视的条款和条件下，就专利授权许可进行谈判。该专利持有人的声明已在本文件的发布机构备案。专利权人或专利申请人同意在公平、合理、无歧视基础上，有偿许可任何组织或者个人在实施该中关村标准时实施专利。相关信息可以通过以下联系方式获得：专利持有人姓名：北京美尔斯通科技发展股份有限公司地址：北京市密云区经济开发区强云路 3 号院 1 号楼邮箱：miwang请注意除上述专利外，本文件的某些内容仍可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。IV学兔兔标准下载T/ZSA 1452023超导通信接收机技术要求和试验方法1 范围本文件规定了基于超导磁力仪的超低频、极低频和至低频超导通信接收机（以下简称“超导通信接收机”）的系统组成、技术要求和试验方法等。本文件适用于基于超导磁力仪的超导通信接收机的设计和研制。2 规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 42082017 外壳防护等级（IP代码）GB/T 2423.12008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验A：低温GB/T 2423.22008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验B：高温GB/T 2423.32016 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Cab：恒定湿热试验GB/T 2423.52019 电工电子产品环境试验 第2部分:试验方法 试验Ea和导则:冲击GB/T 2423.102019 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验Fc: 振动(正弦)GB/T 2423.162022 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验J及导则：长霉GB/T 2423.172008 电工电子产品环境试验 第2部分: 试验方法 试验Ka：盐雾GB/T 2423.1012008 电工电子产品环境试验 第2部分：试验方法 试验：倾斜和摇摆GB/T 65872012 电子测量仪器通用规范GB/T 370792018 设备可靠性 可靠性评估方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1超低频 super low frequency频率为30 Hz300 Hz的电磁波。3.2极低频 extremely low frequency频率为3 Hz30 Hz的电磁波。3.3至低频 tremendous low frequency频率为0.3 Hz3 Hz的电磁波。3.4超导磁力仪 superconducting magnetometer以超导量子干涉器为核心，与无磁杜瓦、电子读出模组等一起构成的高灵敏度磁场测量装置，能够测量磁场的矢量分布和总强度。3.5无磁杜瓦 non-magnetic dewar1学兔兔标准下载T/ZSA 1452023不会被外部磁场磁化，对外部磁场无畸变，磁噪声低于5 fT/  10 ，且主要用于储藏制冷剂、维持超导元件保持4 K超低温状态的容器。3.6电子读出模组 reading out electronics module通过超导量子干涉器偏置、探测线圈、反馈磁通锁定等方式将磁场数据转换为电压的模组。3.7收信灵敏度 receiving sensitivity超导通信接收机能正常检测到本地最小的磁场强度值，用T表示。3.8磁信号分辨力 magnetic signal resolution超导通信接收机能分辨出本地两个不同磁感应强度值的最小差值，用T表示。3.9动态范围 dynamic range超导通信接收机的磁感应强度最大不失真测量值与本底噪声测量值之比的对数，用dB表示。3.10频率失真率 total harmonic distortion发射信号频率与接收信号频率之差的绝对值与发射信号频率的比值，用%表示。4 系统组成与功能4.1 系统组成超导通信接收机主要由超导磁力仪（含超导磁量子干涉器、无磁杜瓦、电子读出模组）、陀螺仪、液氦循环单元、控制器、数据处理器、无磁壳体等组成，如图1所示。标引序号说明：1超导磁力仪；4控制器；2无磁壳体；5液氦循环单元；3数据处理器；6陀螺仪。图1 超导通信接收机组成示意图2学兔兔标准下载T/ZSA 14520234.2 系统功能超导通信接收机应具有以下功能：a)能接收自由空间中 0.3 Hz300 Hz 电磁波的磁分量信号，经内部处理转换后，以同样波形的电压信号输出；b)在电磁波发射机协议已知的情况下进行解码，输出通信数据。5 技术要求5.1 磁探测性能5.1.1 收信灵敏度收信灵敏度应不大于1×10-12 T。5.1.2 磁信号分辨力磁信号分辨力应不大于1×10-12 T。5.1.3 动态范围动态范围应不小于60 dB。5.1.4 本底噪声磁场梯度测量中的本底噪声水平应不大于30 /  100 ；磁场强度测量中的本底噪声水平应不大于300 /  100 。5.2 通信接收性能5.2.1 频率失真率波形频率失真率应不大于5%。5.2.2 工作频率工作频率范围应为0.3 Hz300 Hz。5.2.3 采样率采样率应不小于每秒1000次，且相对误差小于1%。5.3 耐压性超导通信接收机若在水下工作，应能承受12 MPa的水压24 h，其壳体不发生破坏、变形和渗漏。5.4 密封性超导通信接收机若在水下工作，应满足GB 42082017中IP68的要求。5.5 环境适应性5.5.1 温度3标准下学兔兔载20 Hz500 Hz，0.1 g /Hz         6.9                 3                  5T/ZSA 1452023超导通信接收机在表1所规定的工作温度内工作时，应符合所规定的性能；超导通信接收机在经受表1所规定的不工作温度范围以后，当恢复到工作温度范围时，其不应损坏，性能也不应降低。表1 温度范围工作条件工作不工作露天设备有限航区-30+60-40+70无限航区-30+65-40+70舱室设备水面舱室-10+50-40+70水下舱室0+45-40+705.5.2 湿度超导通信接收机在表2规定的工作相对湿度下连续或间断暴露时，包括在设备内以水和霜的形式产生凝结的条件，应保持规定的性能；超导通信接收机在经受表2所规定的不工作相对湿度范围以后，当恢复到工作相对湿度范围时，其不应损坏，性能也不应降低。表2 湿度范围工作条件工作不工作相对湿度20%80%20%93%5.5.3 冲击超导通信接收机在经受表3中规定的非重复性的冲击环境时，应符合所规定的性能。表3 冲击适应性峰值加速度 m/s2脉冲持续时间 ms冲击次数冲击波形150113次/方向半正弦波5.5.4 振动超导通信接收机在经受表4中规定的振动环境时，应符合所规定的性能。表4 振动适应性振动谱型总均方根加速度 m/s2振动方向每方向振动时间 min25.5.5 霉菌超导通信接收机应具有抗霉能力，符合GB/T 2423.162008中13.3长霉程度1级的要求。5.5.6 盐雾超导通信接收机应符合GB/T 2423.172008中3的盐雾条件下抗盐雾腐蚀的能力。5.5.7 倾斜和摇摆超导通信接收机在经受表5所规定的倾斜和摇摆环境时，应符合所规定的性能。表5 搭载平台的倾斜和摇摆参数航 行 状 况项目角度周期纵倾±10°水 上 航 行横   倾             ±15°               纵   摇             ±15°              410s4学兔兔标准下载通气管航行水 下 航 行T/ZSA 1452023横   摇             ±60°              314s纵   倾             ±10°               横   倾             ±15°               横   摇             ±30°              314s纵   倾             ±30°               横   倾             ±15°               横   摇             ±30°              314s5.6 连续工作时间在标准大气压、无磁杜瓦容量为10 L条件下，系统能连续72 h正常工作。5.7 电磁兼容性超导通信接收机的电磁兼容性应符合GB/T 65872012中4.9的规定。5.8 可靠性超导通信接收机的平均无故障工作时间（MTBF）应不小于200 h。5.9 互换性相同的构件在结构上和功能上应具有互换性。6 测试方法6.1 试验准备试验用超导通信接收机应进行下列预处理：a)无磁杜瓦抽真空；b)无磁杜瓦充灌液氦；c)将标定线圈连接于一个能够产生 0 Hz300 Hz，0 A10 A 的恒流源，并置于无磁壳体侧面；d)将超导通信接收机、标定线圈、恒流源等整体置于磁屏蔽室内，见图 2。5学兔兔标准下载T/ZSA 1452023标引序号说明：1超导磁力仪；6陀螺仪；2无磁壳体；7标定线圈；3数据处理器；8恒流源；4控制器；9磁屏蔽室。5液氦循环单元；图2 超导通信接收机试验装置连接示意图6.2 收信灵敏度试验操作如下：a)利用恒流源在标定线圈中产生一个逐渐增强的磁场；b)观察数据处理器的读数，当出现第一个可分辨的读数，该读数对应的磁场强度即为收信灵敏度；c)该步骤重复操作 10 次，取平均值。6.3 磁信号分辨力试验操作如下：a)在动态范围内，通过恒流源产生一个 1 mA 电流，观察数据处理系统的读数；b)以 0.1 mA 为步距减小或增大恒流源电流，若数据处理系统读数发生变化，则使用缩减 10 倍的步距继续减小或增大恒流源电流，直至数据处理器读数不再发生变化。则最小的步距对应的磁场强度变化量即为磁信号分辨力。6.4 动态范围试验操作步骤如下：a)逐渐增加恒流源的电流，直到数据处理器的读数出现饱和。记录此时的数值；b)该数值与本底噪声的比值的对数的 20 倍即为动态范围；c)重复操作 10 次，取平均值。6.5 本底噪声将恒流源电流归零，观察数据处理器的读数，计算本底噪声功率谱。6.6 频率失真率试验操作步骤如下：a)通过恒流源产生频率为 30 Hz 的交变电流；b)通过数据处理器的读数绘制曲线，确定其频率；c)该频率与恒流源频率相对误差即为频率失真率；d)重复操作 10 次，取平均值。6.7 工作频率试验操作步骤如下：a)由恒流源按每次 3 Hz 递增的方式产生 0.3 Hz300 Hz 范围的通信发射信号；b)按 6.6 的步骤计算频率失真率；6学兔兔标准下载T/ZSA 1452023c)频率失真率小于 5%的频率范围，则为工作频率。6.8 采样率试验操作步骤如下：a)启动数据处理器；b)计时 60 s，导出采样数据；c)计算采样率及相对误差。6.9 耐压性试验操作步骤如下：a)将样品置于盛有水的试验容器中；b)逐渐加压至 12 MPa，保持 24 h；c)观察样品壳体是否发生变形、破坏等情况。6.10 密封性密封性试验按GB/T 42082017中第11章第14章规定的方法进行。6.11 环境适应性6.11.1 低温试验按 GB/T 2423.12008 中规定的方法进行。高温试验按 GB/T 2423.22008 中规定的方法进行。6.11.2 湿度试验按 GB/T 2423.32016 中规定的方法进行。6.11.3 冲击试验按 GB/T 2423.52019 中规定的方法进行。6.11.4 振动试验按 GB/T 2423.102019 中规定的方法进行。6.11.5 霉菌试验按 GB/T 2423.162022 中规定的方法进行。6.11.6 盐雾试验按 GB/T 2423.172008 中规定的方法进行。6.11.7 倾斜和摇摆试验按 GB/T 2423.1012008 中规定的方法进行。6.12 连续工作时间在满足环境适应性条件下，考察系统的电源、液氦供应情况，应能保证系统功能、性能正常的时间不低于 72 h。6.13 电磁兼容性电磁兼容性试验应按GB/T 65872012中5.11规定的方法进行。6.14 可靠性可靠性试验按GB/T 370792018第5章规定的方法进行。6.15 互换性检查各种部件和备件能否互换。7